SU1504249A1 - Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis - Google Patents

Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis Download PDF

Info

Publication number
SU1504249A1
SU1504249A1 SU874302215A SU4302215A SU1504249A1 SU 1504249 A1 SU1504249 A1 SU 1504249A1 SU 874302215 A SU874302215 A SU 874302215A SU 4302215 A SU4302215 A SU 4302215A SU 1504249 A1 SU1504249 A1 SU 1504249A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
aqueous suspension
raw material
hydrolysis
degree
electrodes
Prior art date
Application number
SU874302215A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лидия Сергеевна Лосякова
Надежда Борисовна Филиппова
Нина Григорьевна Бочкарева
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Биотехнологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Биотехнологии filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Биотехнологии
Priority to SU874302215A priority Critical patent/SU1504249A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1504249A1 publication Critical patent/SU1504249A1/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к гидролизной промышленности, в частности к способам предварительной обработки целлюлозосодержащего сырь  дл  ферментативного получени  сахаров, и может быть использовано в микробиологической промышленности, пищевой и комбикормовой промышленности. Цель изобретени  - повышение степени гидролизуемости сырь  за счет снижени  содержани  лигнина. Способ осуществл ют следующим образом. Готов т водную суспензию с концентрацией твердой фазы (1:15)-(1:20) и обрабатывают посто нным электрическим током при напр жении на электродах 50-100 В при плотности тока 0,1-1 А/ дм2 в присутствии 2-8% H2O2 в кислой среде. Дл  подкислени  используют уксусную кислоту в количестве 1-5%, и дополнительно может быть внесена серна  кислота в количестве 0,1-3%. Предлагаемый способ предобработки целлюлозосодержащего сырь  позвол ет сократить продолжительность процесса предобработки по сравнению с прототипом с 6,5 и более часов до 20-60 мин и обеспечить повышение степени гидролиза на 12-20%. 1 з.п. ф-лы.The invention relates to the hydrolysis industry, in particular to methods for the pretreatment of cellulosic raw materials for the enzymatic production of sugars, and can be used in the microbiological industry, the food and feed mill industries. The purpose of the invention is to increase the degree of hydrolizability of the raw material by reducing the lignin content. The method is carried out as follows. Prepare an aqueous suspension with a solid phase concentration (1:15) - (1:20) and process it with a constant electric current with a voltage across the electrodes of 50-100 V at a current density of 0.1-1 A / dm 2 in the presence of 2- 8% H 2 O 2 in an acidic environment. Acetic acid in the amount of 1-5% is used for acidification, and sulfuric acid can be additionally added in an amount of 0.1-3%. The proposed method of preprocessing cellulosic raw materials reduces the duration of the preprocessing process as compared with the prototype from 6.5 hours or more to 20-60 minutes and provides an increase in the degree of hydrolysis by 12-20%. 1 hp f-ly.

Description

Изобретение относитс  к гидролизной промышленности, в частности к способам предварительной обработки целлюлозосодержащего сырь  дл  ферментативного получени  Сахаров, и может быть использовано в микробиолог-ичес- кой, пищевой и комбикормовой промышленности .The invention relates to the hydrolysis industry, in particular to methods for the pretreatment of cellulose-containing raw materials for the enzymatic production of sugars, and can be used in the microbiological, food and feed industries.

Цель изобретени  - повышение степени гидролизуемости сырь  за счет снижени  содержани  лигнина.The purpose of the invention is to increase the degree of hydrolizability of the raw material by reducing the lignin content.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Готов т суспензию целлюлозосодержащего сырь  концентрацией (I : 15)-( i : 20) , РНОСЯТ 1-5% уксус:иойPreparing a suspension of cellulosic raw materials with a concentration of (I: 15) - (i: 20), RNOSYAT 1-5% vinegar: ioy

кислоты и 2-8% и осуществл ют обработку посто нным электрическим током с напр жением на электродах 50- 100 В и плотности тока 0,1-1 А/дм . Врем  обработки 20-60 мин в зависи- мости от вида сырь .acids and 2-8% and carry out the treatment by direct electric current with a voltage on the electrodes of 50-100 V and a current density of 0.1-1 A / dm. Processing time 20-60 minutes depending on the type of raw material.

Дл  различных видов сырь  подкис- ление осуществл ют либо уксусной кислотой в количестве 1-5%, либо ее сочетанием с серной кислотой в количестве 0,1-3%.For various types of raw materials, acidification is carried out with either acetic acid in an amount of 1-5%, or its combination with sulfuric acid in an amount of 0.1-3%.

Оптимальное значе1Гие количества вводимой кислоты зависит от химического состава сырь , выбираетс  экспериментально в каждом конкретном случае и колеблетс  в указанных пределах .The optimum value of the amount of acid added depends on the chemical composition of the raw material, is chosen experimentally in each particular case, and varies within the specified limits.

Введение серной кислоты в указанных пределах нар ду с уксусной при прочих равных услови х предобработки позвол ет снизить содержание лигнина на 0,5-3% и повысить степень гвд- ролизуемости сырь  на 2-6%.The introduction of sulfuric acid within the specified limits, along with acetic acid, all other things being equal, of preprocessing makes it possible to reduce the lignin content by 0.5–3% and increase the degree of dryness of the raw material by 2–6%.

Пример 1. Готов т водную JQ суспензию из бумажной пыли с содержанием лигнина 12,5% в соотношении 1:15, внос т 1% CHjCCTOH, 2% и осуществл ют обработку посто нным электричес3% . Содержание лигнина после предобработки 4,2%. Степень гидролиза 55%.Example 1. An aqueous JQ suspension is prepared from paper dust with a lignin content of 12.5% at a ratio of 1:15, 1% CHjCCTOH is added, 2% and a constant electric treatment is carried out. The content of lignin after pretreatment is 4.2%. The degree of hydrolysis is 55%.

Пример 7. Суспензию мелко- резанной соломы подвергают предобработке посто нным электрическим током при напр жении на электродах 100 В, плотности тока 1 А/дм, в присутствии 8% , 3% СН,СООН и 3% Н-гО. Степень гидролиза составл ет 68%.Example 7. A slurry of chopped straw is subjected to preprocessing with a constant electric current at a voltage on the electrodes of 100 V, current density of 1 A / dm, in the presence of 8%, 3% CH, COOH and 3% H-Go. The degree of hydrolysis is 68%.

Верхнее предельное соотношение концентрации в воде составл ет 1:15, так как при использовании более гусThe upper limiting concentration ratio in water is 1:15, since when using more gus

ким током напр жением 50 В и плотное- 5 тых суспензий происходит завариваниеkim current with voltage of 50 V and dense suspensions brewing

3535

тью тока 0,1 А/дм в течение 20 мин. Содержание лигнина в сырье после предобработки 6%. Степень гидролиза комплексными ферментными препаратами Це- ловередин П10Х и Пектофоетидин П10Х 20 составл ет 49%, в контроле без предобработки - 37%, с механической обработкой на вибромельнице - 44%, с предобработкой по прототипу - 34%.current of 0.1 A / dm for 20 min. The content of lignin in the raw material after preprocessing 6%. The degree of hydrolysis with complex enzyme preparations Celoreverin P10X and Pectofoetidin P10X 20 is 49%, in the control without pretreatment - 37%, with mechanical treatment on a vibrating mill - 44%, with preprocessing according to the prototype - 34%.

Пример 2. Суспензию бумажной пыли готов т как в примере 1 и осуществлют предобработку при напр жении 100 В, плотности тока 1 А/дм . В реакционную среду внос т 1% , 2% H,0j. Продолжительность обработки ЗО 20 мин. Содержание лигнина после обработки составл ет 4,5%. Степень гидролиза 52%.Example 2. A paper dust suspension is prepared as in Example 1 and will be pretreated at a voltage of 100 V and a current density of 1 A / dm. 1%, 2% H, 0j are introduced into the reaction medium. Duration of treatment of DL is 20 min. The lignin content after processing is 4.5%. The degree of hydrolysis is 52%.

Пример 3. Суспензию бумажной пыли 1:20 подвергают Обработке посто нным электрическим током напр жением 50 В, плотностью тока 1 А/дм в присутствии 5% 1ЦО, 1% СНзСООЫ. Содержание лигнина после обработки составило 4,6%. Степень гидролиза 55,5%.QExample 3. A paper dust suspension of 1:20 is subjected to Treatment with a constant electric current with a voltage of 50 V, current density of 1 A / dm in the presence of 5% of 1 TCO, 1% of CH. The content of lignin after processing was 4.6%. The degree of hydrolysis of 55.5% .Q

Пример 4. Суспензию бумажной пыли 1:15 подвергают предварительной обработке посто нным электрическим током при напр жении на электродах 50 В и плотности тока 0,5 А/дм в присутствии 5% ,, 4% . Содержание лигнина после обработки составило 3,7%. Степень гидролиза 56%.Example 4. The suspension of paper dust 1:15 is subjected to preprocessing by direct electric current at a voltage on the electrodes of 50 V and a current density of 0.5 A / dm in the presence of 5%, 4%. The content of lignin after processing was 3.7%. The degree of hydrolysis is 56%.

Пример 5. Суспензию бумажной пыли подвергают предобработке посто нным электрическим током при напр жении на электродах 50 В и плотности тока 0,1 А/дм . Гидромодуль 1:15. Предобработку провод т в присутствии 5% , 5% CHjCOOH, 1% . Степень гидролиза 54%.Example 5. The suspension of paper dust is subjected to preprocessing by direct electric current at a voltage on the electrodes of 50 V and a current density of 0.1 A / dm. Hydronic module 1:15. The pretreatment is carried out in the presence of 5%, 5% CHjCOOH, 1%. The degree of hydrolysis of 54%.

Пример 6. Осуществл ют аналогично примеру 5. Содержание .Example 6. Carried out analogously to example 5. Content.

субстрата на электродах с необратимыми химическими изменени ми. Нижний предел 1:20 определ етс  экономическими соображени ми ( производительностью и энергоемкостью в расчете на единицу сырь , а также снижением бу- ферности системы.substrate on electrodes with irreversible chemical changes. The lower limit of 1:20 is determined by economic considerations (productivity and energy intensity per unit of raw materials, as well as a decrease in the system's storage capacity.

Claims (2)

1. Способ предварительной обработки целлюлозосодержащего сырь  дл  фер1. Method of pretreatment of cellulosic raw materials for fer ., ментативного гидролиза, включающий приготовление водной суспензии сырь  с последующей электрохимической обработкой , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  степени гидролизуемости сырь  за счет снижени  содержани  лигнина, концентраци  твердой фазы в водной суспензии составл ет (1:15)-(1:20), а обработку водной суспензии провод т при напр жении на электродах 50-100 В и плот- ности тока 0,1-1 А/дм в течение 20- 60 мин, при этом в суспензию внос т 1-5% уксусной кислоты и 2-8% перекиси водорода., mentally hydrolysis, including the preparation of an aqueous suspension of the raw material followed by electrochemical processing, characterized in that, in order to increase the degree of hydrolizability of the raw material by reducing the lignin content, the concentration of the solid phase in the aqueous suspension is (1:15) - (1:20 ), and the treatment of the aqueous suspension is carried out at a voltage on the electrodes of 50–100 V and a current density of 0.1–1 A / dm for 20–60 min, with 1–5% acetic acid being introduced into the suspension and 2-8% hydrogen peroxide. 5five 0 0 О ABOUT QQ субстрата на электродах с необратимыми химическими изменени ми. Нижний предел 1:20 определ етс  экономическими соображени ми ( производительностью и энергоемкостью в расчете на единицу сырь , а также снижением бу- ферности системы.substrate on electrodes with irreversible chemical changes. The lower limit of 1:20 is determined by economic considerations (productivity and energy intensity per unit of raw materials, as well as a decrease in the system's storage capacity. При напр жении на электродах 50- 100 В, плотности тока 0,1-1 А/дм , 5 продолжительности обработки 20-60 мин, в кислой среде (1-5% уксусной кислоты или в сочетании с 0,1-3% серной кислоты) происходит быстрое разложение перекиси до .активного кислорода (в обычных услови х этот процесс идет трудно и медленно, даже при повышенных температурах) и эффективное окисление лигнина, одновременно обработка субстрата при указанных режимах электролиза позвол ет понизить, кристалличность целлюлозы. В результате обработки по предлагаемому способу степень гидролизуемости сырь  возрастает на 12-20%, повьшаетс  производительность за счет использовани  концентрированных суспензий. Формула изобретени With a voltage across the electrodes of 50-100 V, a current density of 0.1-1 A / dm, 5 processing times of 20-60 minutes, in an acidic medium (1-5% acetic acid or in combination with 0.1-3% sulfuric acid), the peroxide is rapidly decomposed to active oxygen (under normal conditions, this process is difficult and slow, even at elevated temperatures) and efficient oxidation of lignin, while the processing of the substrate under these electrolysis modes reduces the crystallinity of cellulose. As a result of processing by the proposed method, the degree of hydrolizability of the raw material increases by 12–20%, productivity increases due to the use of concentrated suspensions. Invention Formula 1. Способ предварительной обработки целлюлозосодержащего сырь  дл  фер , ментативного гидролиза, включающий приготовление водной суспензии сырь  с последующей электрохимической обработкой , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  степени гидролизуемости сырь  за счет снижени  содержани  лигнина, концентраци  твердой фазы в водной суспензии составл ет (1:15)-(1:20), а обработку водной суспензии провод т при напр жении на электродах 50-100 В и плотности тока 0,1-1 А/дм в течение 20- 60 мин, при этом в суспензию внос т 1-5% уксусной кислоты и 2-8% перекиси водорода.1. A method of pretreatment of cellulosic raw materials for ferments, of mentally hydrolysis, including the preparation of an aqueous suspension of the raw material followed by electrochemical treatment, characterized in that, in order to increase the degree of hydrolysis of the raw material by reducing the lignin content, the concentration of the solid phase in the aqueous suspension is (1 : 15) - (1:20), and the treatment of the aqueous suspension was carried out at a voltage on the electrodes of 50-100 V and a current density of 0.1-1 A / dm for 20- 60 min, while 1 -5% acetic acid and 2-8% batch si hydrogen. 5I5042A95I5042A9 2. Способ по п. 1,отлича- ввод т дополнительно серную кислоту КЗ ш и и с   тем, что в суспензию в количестве 0,1-3%.2. The method according to p. 1, the difference is introduced additionally sulfuric acid KZ w and so that the suspension in an amount of 0.1-3%.
SU874302215A 1987-07-15 1987-07-15 Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis SU1504249A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874302215A SU1504249A1 (en) 1987-07-15 1987-07-15 Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874302215A SU1504249A1 (en) 1987-07-15 1987-07-15 Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1504249A1 true SU1504249A1 (en) 1989-08-30

Family

ID=21326307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874302215A SU1504249A1 (en) 1987-07-15 1987-07-15 Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1504249A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533921C1 (en) * 2013-09-03 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН Method of preliminarily processing of cellulose-containing raw material for enzymatic hydrolysis
RU2783531C1 (en) * 2012-10-02 2022-11-14 Кэлифорниа Инститьют Оф Текнолоджи Method for reduction in lignin content in raw materials for biomass
US11753421B2 (en) 2014-08-06 2023-09-12 California Institute Of Technology Silylated derivatives of aromatic heterocycles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент JP № 38881, кл. 39 А 481, 1975. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2783531C1 (en) * 2012-10-02 2022-11-14 Кэлифорниа Инститьют Оф Текнолоджи Method for reduction in lignin content in raw materials for biomass
RU2533921C1 (en) * 2013-09-03 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН Method of preliminarily processing of cellulose-containing raw material for enzymatic hydrolysis
US11753421B2 (en) 2014-08-06 2023-09-12 California Institute Of Technology Silylated derivatives of aromatic heterocycles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012029842A1 (en) Method for enzymatic saccharification of lignocellulosic biomass, and method for manufacturing ethanol from lignocellulosic biomass
DE2603889C3 (en) Process for the enzymatic hydrolysis of cellulose to water-soluble sugars
KR20230155591A (en) Process for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and fermentation of sugars
EP0041373A1 (en) Electrostimulation of microbial reactions
AU8230387A (en) Process for producing cellulose from lignin-containing raw materials
WO2014007189A1 (en) Method for producing sugar solution
US4298013A (en) Method for recycling cellulosic waster materials from tobacco product manufacture
Grajek Production of D-xylanases by thermophilic fungi using different methods of culture
CN104694587A (en) Method for producing lactic acid from bagasse
JP4930650B1 (en) Method for producing ethanol from lignocellulose-containing biomass
SU1504249A1 (en) Method of pretreatment of cellulose-containing initial material for enzymic hydrolysis
AU2017247922A1 (en) Method for producing cellulases with pretreated lignocellulosic pomace
Martin et al. Production of cellulase enzymes and hydrolysis of steam‐exploded wood
JPH09163980A (en) Production of cellulase
BR112020007246A2 (en) process for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and sugar fermentation
Ek et al. Utilization of the white‐rot fungus Sporotrichum pulverulentum for water purification and protein production on mixed lignocellulosic wastewaters
Burgess et al. Alcohol production by yeast in concentrated ultrafiltration permeate from cheddar cheese whey
Ali et al. Enzymatic hydrolysis of sugar beet pulp
US4341609A (en) Electrochemical conversion of biomass
Ohsugi et al. The Production of d-Xylonic Acid by Micrococcus sp.
US3627095A (en) Nutritive protein from cellulose
EP0218863A2 (en) Microbiologically produced D(-)-mandelate dehydrogenase, process for obtaining it and its use
Muffler et al. Fed‐batch cultivation of the marine bacterium Sulfitobacter pontiacus using immobilized substrate and purification of sulfite oxidase by application of membrane adsorber technology
SU1218927A3 (en) Method of processing vegetable raw material for producing biomass of fodder yeast and/or ethyl alcohol
RU2055582C1 (en) Method of calcium gluconate preparing